12.2.1 某110kV变电站接地改造工程方案
1.工程概述
某110kV变电站原地网采用常规方法建设，地网面积为98m×100m，接地电阻约为4Ω，现要求接地电阻小于1.0Ω，需进一步改造。
2.技术要求
接地电阻R≤1.0Ω。
3.原地网分析
1）某110kV变电站表层覆有1m左右的回填黄土，土壤电阻率约为395Ω·m（变电站左侧测得，测量前刚下过小雨），接着便是电阻率高达1000Ω·m砾石。
2）变电站前、后、右均为居民或者街道马路区，没有可以测量土壤电阻率的大面积开阔地带，唯有左侧树林可行。所测视在电阻率如下：
a=5m，ρ=1193.8Ω·m
a=7.5m，ρ=1036.7Ω·m
a=10m，ρ=1130.9Ω·m
a=15m，ρ=660Ω·m
a=20m，ρ=427Ω·m
4.设计参数
由于实测视在电阻率（a=5m，ρ=1193.8Ω·m；a=7.5m，ρ=1036.7Ω·m；a=10m，ρ=1130.9Ω·m；a=15m，ρ=660Ω·m；a=20m，ρ=427Ω·m）为几层土壤综合值，即
式中 ρ1——第一层土壤电阻率；
，ρ2为第二层土壤电阻率；
s——第一层土壤电阻率厚度；
a——电极间距；
ρ——实测视在电阻率。
因此，还需将上述公式编成程序，绘成曲线图，并对所测视在电阻率值进行修正，从而模拟出土壤分层结构。
当第一层土壤电阻率均为ρ=1350Ω·m（由a=5m、ρ=11938Ω·m结合浅表层395Ω·m的电阻率模拟反演而得），厚度为s=12m，第二层土壤电阻率分别为140Ω·m时，理想视在电阻率曲线与实测视在电阻率曲线大致相当，如图12-1所示。
图12-1 理想视在电阻率曲线与实测视在电阻率曲线
考虑到表层395Ω·m的回填土，再辅以下层140Ω·m低电阻率值修正，原变电站水平地网等值电阻率约为800Ω·m，可算出其大致接地电阻值为
接近实际值，因此，我们可以大致认为，该站上层电阻率为1350Ω·m，厚度为12m，12m以下电阻率为140Ω·m。
其他设计参数：
1）原地网接地电阻约为4Ω。
2）原有接地地网面积为98m×100m。
3）改造后的接地电阻值要求不大于1Ω。
5.设计方案
由于上层电阻率非常高，如采取传统扩展水平地网的方法进一步降阻，则根据如下公式：
须将地网面积扩大至原来的16倍（即98m×100m×16），方能将接地电阻值降至原来（即4Ω）的1/4（即1Ω），投资相当惊人，而且当下条件也不允许。
考虑接地电阻值与土壤电阻率成正比关系，对接地电阻值影响最大，因此考虑深井接地。在98m×100m的四角布置4根长81m垂直接地极（由54根1.5m的镀铜接地棒连接而成），有效长度取80m如图12-2所示，使其延伸至深层低电阻率区，可将接地电阻值降为
式中 LR——每根垂直接地极的长度（m）；
b——垂直接地极的半径（m）；
nR——垂直接地极的数量；
ρd——穿越两层土壤的垂直接地极的等值电阻率，有：
此式算出的ρd略偏大，适合保险估算，更准确的计算参见式（3-17）～式（3-20）。
将s=12，ρ1=1350，ρ2=140，LR=80，d=0.0172代入上式，可得4根垂直接地极可将接地电阻值降为
R2=0.97Ω
图12-2 地网布设4根80m垂直接地极示意图
因此，本站可主要依靠垂直接地极成功降阻。不过，仅成功降阻还不足以保证变电站人身和设备安全，还需布置好水平地网，并在水平地网边缘密集布置短垂直接地极（每根接地极长3m，由两根1.5m的镀铜接地棒连接而成），以降低跨步电压、接触电压，从而保证人身和设备安全。
综合考虑变电站接地网的使用年限、地网材料、接地电阻、地质情况、湿度温度等自然因素的影响，垂直接地极采用导电率、抗腐蚀性好以及强度高的铜镀钢接地棒，水平接地极采用镀铜圆钢，连接采用放热焊接工艺和技术，这样既保证了用户对接地电阻、施工质量和使用寿命的要求，又节约了成本。
6.说明
本方案所依据土壤电阻率参数主要由变电站左侧树林测得（由于站内铺有地网，无法准确测量电阻率，而前、后、右侧均不具备测量条件），未必能准确反应站内土壤电阻率值。
另外，根据DL/T475—2006，测量土壤视在电阻率值时，最大的极间距离amax可取拟建接地装置最大对角线的2/3。即该站最大测量电极间距应为
如此，方能精准设计好该站接地方案。可左侧树林地理面积有限，总长仅60m，最大电极间距只能取20m，所测值未必能准确代表更深层的土壤电阻率。
因此，本方案设计参数可能与实际值有所偏差，故而，施工方在整个施工过程中（布置水平地网和垂直接地极），应随着工程进展不时测量接地电阻值，将实测值反馈给设计院，从而能在出现偏差时及时做出补救和调整措施。
本方案主要基于垂直接地极降阻（相较于1Ω的接地电阻值，4Ω的水平地网降阻效果几乎可以忽略），并不能保证跨步电压、接触电压满足人身安全。如果有需要，可测量短路电流、持续时间等参数，从而进一步调整水平地网的布置方案，使之满足要求。